趙 宇

（山西省防汛抗旱指揮部辦公室 山西太原 030002）

0 引言

管道輸水工程施工，由于具有距離長、范圍廣的特點，施工過程中很多時候會遇到需要穿越鐵路、公路及建筑物等已有設施的情況，其中最常用的解決方案就是采用頂管穿越施工技術。特別是鐵路作為涉及國家建設和人民出行的“大動脈”，安全性必須得到充分保證，在輸水管線必須穿越鐵路時，頂管施工可以不阻斷鐵路線路運營，避免開挖施工所帶來交通干擾。進行鐵路頂管施工時，應嚴格遵守鐵路頂管施工規(guī)范要求，確保鐵路線路的安全，從人員管理、施工技術、設備配置等方面全過程控制施工。

1 工程概述

我省某管道供水工程管道鋪設需穿越太焦線鐵路某段，該處為單線、直線地段，無縫線路，屬于鐵路正線，車速高，車流量大。線路鋼軌規(guī)格為60鋼軌，軌枕為Ⅱ型鋼筋混凝土枕，線路縱坡為12‰，坡長1 000 m，高路堤路段，兩側路基高度9.0 m左右。頂管采用DN2400鋼筋混凝土管，壁厚230 mm，單管長2.0 m。設計頂管總長度106 m，管中心與鐵路中心線夾角正交90°，管頂至鐵路軌底距離11.50 m。管涵斷面圖見圖1。

圖1 管涵斷面圖

工作坑位于線路東側，采用大開挖方式，工作坑坑壁采用鋼軌及木板樁支護，工作坑基礎采用三七灰土及道渣處理，頂進采用鋼軌滑道，后背采用鋼軌樁與普通木枕組合后背，分配梁采用鋼筋混凝土分配梁。

鐵路線路架空加固采用單線縱向連續(xù)架空。鐵路線路加固前先要慢行，加固后要對線路進行全面檢查，必須符合軌道施工的有關要求；施工完畢后，恢復線路，階梯提速。

工作坑開挖及頂進前施工單位必須提前與鐵路電務及通信部門取得聯(lián)系，詳細調查地下光電纜情況，地下光電纜在施工前需人工挖探挑出，采用槽鋼防護后才可進行施工作業(yè)。

2 施工方案

2.1 施工前準備工作

1）首先，根據(jù)管徑大小、管道的用途、施工場地的地理性質等一系列因素選擇頂進方法，對施工組織設計尤其是在頂管穿越鐵路線路時的專項保護方案進行全面、細致的研究、分析和審查，特別注意無縫線路為防止在架空頂進期間線路跑道，在線路架空之前必須對無縫線路進行應力放散。

本處工程為管道輸水，在山前傾斜平原中通過，地形較緩，供水管道采用DN1400×12 mm Q235B螺旋焊鋼管，頂管采用內徑DN2400×23 mm鋼承口柔性接口鋼筋混凝土圓形防護套管，頂管標高滿足輸水管道排水要求及自然地面埋深不小于1 m控制，根據(jù)現(xiàn)場條件軌頂至管頂填土厚度11.50 m，防護套管總長度按《鐵路安全管理條例》中鐵路線路安全保護區(qū)的范圍，即從路堤坡腳向外的距離不小于15 m進行設計，且保證頂管進出口在坡率1∶1.5的坡腳以外，故總長設計為106 m。

2）設備與操作人員是工程質量控制的關健因素，確保進場的每種材料符合設計要求，重點檢查頂管鋼承口尺寸大小、防腐處理及產品質量合格證。頂管采購成品管，技術標準采用JC/T640－2010《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》，頂管要求達到裂縫荷載為217 kN/m，破壞荷載為326 kN/m，所能承受最大頂力為11 000 kN；頂管設備應檢查合格后方可進入施工現(xiàn)場，施工機械如吊車要做到專人負責、持證上崗、分工明確，責任到人。

3）對測量樁點進行復測。主要對施工單位測放的工作井和頂管軸線及標高坐標、高程進行復核、復測，以確保輸水管線可以和套管順利銜接。

2.2 施工階段

2.2.1 電纜防護

工作坑開挖及頂進前，施工單位必須提前與鐵路電務及通信部門取得聯(lián)系，開挖深溝探明光纜、電纜的位置、數(shù)量及埋置深度，本處工程鐵路左側路基坡腳及路肩上有1條埋地電纜及4條光纜通過，光纜和電纜在施工前需人工挖探挑出，采用混凝土槽防護后進行施工作業(yè)，施工期間派專人巡回看護，確保光纜安全，施工完成后光纜和電纜按原路徑回埋。

2.2.2 工作坑施工

1）工作坑尺寸的設計

工作坑尺寸的設計由設計要求及頂管操作技術要求決定。平面圖見圖2。

圖2 工作坑平面圖

a、工作坑的寬度

式中：B——工作坑寬度；

D——頂進管節(jié)的外徑尺寸；

b——工作坑內安好管節(jié)后兩側的工作空間，本工程采用每側0.8 m。

本工程的頂管直徑為D2400，因此，工作坑的寬度尺寸為B＝2400＋2×800＝4 000 mm。

b、工作坑底的長度

式中：L——工作坑底部開挖長度；

L1——管節(jié)長度，取2.0 m；

L2——頂鎬機長度，取1 m；

L3——出土工作長度，取1.5 m；

L4——后背墻的厚度，取0.5 m。

因此，確定本工程工作坑的底部長度尺寸為L＝2＋1＋1.5＋0.5＝5 m。見圖3。

c、工作坑的深度

工作坑的深度由設計高程和基礎底板的厚度決定，本處工程取深度為4 m。

2）工作坑挖土

工作坑采用反鏟機挖土，用自卸汽車運土。為不影響道路交通，應隨挖隨裝隨運。

圖3 工作坑剖面圖

3）工作坑基礎

修建工作基礎的目的是防止地基下沉，導致管子頂進位置產生偏移。因此本工程采用C20鋼筋混凝土基礎。

4）工作坑的支護

由于本工程的管道埋設較深，且土質情況較差，因此，本工程工作坑開挖邊坡采用噴錨混凝土進行防護，工作坑底設置匯水坑。工作坑的開挖需根據(jù)土質情況，一般每挖1 m深度，護壁一次。如遇卵石或滲水性質的土層，開挖0.5 m深護壁一次。混凝土護壁厚度根據(jù)土質情況而定，一般井口上護壁厚20 cm，下護壁逐漸加厚，并加鋼筋網(wǎng)。

2.3 管線頂進

2.3.1 頂進設備的選擇

本工程根據(jù)頂力計算，并結合實際情況，采用工作頂力為500 t活塞式雙作用液壓千斤頂。千斤頂布置采用單列式。頂進時著力點位置在管子全高的1/4～1/5之間比較合適。千斤頂與管子之間采用頂鐵傳送頂力。頂鐵用型鋼焊拼成各種結構的傳力形式，根據(jù)安放位置和傳力作用不同，用橫鐵和立鐵組合。

2.3.2 下管

挖土之前應先下管，并做好以下幾項工作：

1）檢查管子。下管前應先對管子進行外觀檢查，主要檢查管子有無破損及縱向裂縫；端面要平直；管壁無坑陷或鼓泡，管壁應光潔。檢查合格后的管子方可用起重設備吊到工作坑的導軌上就位。

2）檢查起重設備。起重設備經(jīng)檢查、試吊，確認安全可靠方可下管。下管時工作坑內嚴禁站人。當距導軌小于50 cm時，操作人員方可進前工作。

2.3.3 管子就位

第一節(jié)管放到導軌上，測量管子中心及前端和后端的管底高程，確認安裝合格后方可頂進。第一節(jié)管作為工具管，頂進方向與高程的準確，是保證整段頂管質量的關鍵。因此，必須認真對待此項工作。

2.3.4 頂進

本處工程頂管采用平坡頂進，頂進長度46 m，直埋長度60 m，采用1臺500 t的液壓千斤頂作為主頂。頂進開始時，先緩慢進行，待各接觸部位密合后，再按正常速度頂進。套管每頂進一段距離后，需要放置頂鐵，施工中要保持頂進設備千斤頂產生的頂力和頂鐵與管線防線一致，確保管件能夠垂直受力。頂進若發(fā)現(xiàn)有油路壓力突然增高，應停止頂進，檢查原因經(jīng)過處理后方可繼續(xù)頂進，回鎬時，油路壓力不得過大，速度不得過快。

頂進過程中，挖土時嚴禁欠挖、超挖，挖土應自上而下進行，在鐵路道床下挖土不能超過管件以外10 cm，在道床以外部分挖土不得超過30 cm，并且做到隨挖隨頂，避免塌方，管件周圍上部容許超挖厚度為1.5 cm，下部135°圓弧范圍內禁止超挖。每次開挖前均要由開挖負責人全面檢查后開始，開挖長度由技術人員及工地負責人根據(jù)土質情況而定，當列車通過時應提前停止挖土和頂進，工作人員從管內撤出，保證安全。挖出的土方要及時外運，及時頂進，使頂力限制在較小范圍內。

2.4 測量控制

在套管頂進過程中，測量控制非常重要，本工程使用激光經(jīng)緯儀從始至終要進行測量，頂進第一節(jié)管件時，每頂進0.3 m后立即對高程和中心線進行測量，頂進正常后，每頂進0.5 m測量一次，控制管件的方向和高低滿足設計要求，發(fā)現(xiàn)存在偏差后立刻進行糾正。

同時派專人檢查線路，測量鋼軌沉降位移，注意道路情況，并做好觀察記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報處理。

2.5 其他注意事項

禁止在油管附近及頂鐵區(qū)域跨越、停留，禁止在后背處站人，停頂后方可進行換頂鐵等作業(yè)。

頂進過程中一旦遇到下列情況之一時，應立即停止頂進，迅速采取措施處理完善后，再繼續(xù)頂進：頂管前方發(fā)生坍塌或遇到土質變化；后背發(fā)生傾斜或變形無法繼續(xù)發(fā)揮作用；頂鐵發(fā)生扭曲變形現(xiàn)象；管件位置偏差過大且校正無效；頂力超過管口容許承受能力后損害。

頂進長度較長時，必須安裝通風裝置并保證通風機械的正常運轉，確保管內空氣良好，避免發(fā)生安全事故；在有水的環(huán)境中要設置水坑及排水設施，降水期間密切觀察出水情況，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)泥沙渾濁水立即停止降水，查明原因處理后恢復抽水。

2.6 安全控制措施

2.6.1 線路加固及恢復

主要控制扣軌及縱橫梁的安裝和拆除，注意防止聯(lián)電（在線路加固時，穿插工字鋼時，用膠墊將鋼軌與工字鋼隔離）、侵占線路、傷人，頂進結束后要及時對線路進行恢復。

2.6.2 施工監(jiān)測

1）頂進過程中派專人觀測線路及路基的變化，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時采取措施解除。重點對鐵路周圍進行觀測，檢查路基、軌面、橋面及橋墩是否有變形、開裂、下沉等。發(fā)現(xiàn)問題時應停工檢查，找到原因，采取可靠安全措施后方可再行動工，保證鐵路的絕對安全。

2）后背可能發(fā)生滑移時必須及時監(jiān)控，頂進過程中要求現(xiàn)場技術人員對后背進行觀察測量，一旦發(fā)現(xiàn)問題能夠及時采取措施補救。

3）嚴格控制管件頂進時的偏差位移，由專業(yè)人員指導挖土，杜絕超挖。安排技術人員采用測量儀器對頂進方向及時進行測量，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。

4）恢復線路通行時施工現(xiàn)場安全負責人和有關防護人員要掌握放行列車條件，一旦發(fā)現(xiàn)問題立刻通知駐站聯(lián)絡員停止列車，馬上組織人員進行搶修。

2.7 汛期施工

由于施工在汛期，施工單位已積極聯(lián)系當?shù)貧庀笈_了解天氣情況，做好了防護措施防止工作坑內進水、停電等情況的發(fā)生，以免影響正常的工程進度，確保工程施工質量都能達到業(yè)主提出的質量標準。

編制施工組織設計時做好現(xiàn)場排水設施規(guī)劃，做到現(xiàn)場排水設施暢通，保證雨天施工道路暢通，并配備必要的防雨、排水設施。為現(xiàn)場機械設備、材料堆放地搭設防雨棚，在材料倉庫內作好防雨、防潮處理。

在此期間，要隨時觀測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。加強雨期施工中對安全薄弱環(huán)節(jié)的檢查和施工薄弱地段的防護。

3 結束語

隨著水利工程建設進程的加快，頂管技術能夠減少管道施工對鐵路線路運營的影響，在水利工程特別是管道輸水工程中體現(xiàn)出更大的優(yōu)越性，更加方便快捷推動工程建設的順利進行。